The Impact of Urbanization on Water Quality: Case Study on the Alto Atoyac Basin in Puebla, Mexico
Abstract
:1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. Area of Study
2.2. Industrial and Population Growth
2.3. Water Samples
2.4. Correlation Analysis
2.5. Determination of Industrial Density
3. Results and Discussion
3.1. Population and Industrial Growth
3.2. Temporal Trend in Water Quality
3.3. Social, Economic, and Environmental Transformations
4. Conclusions
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Data Availability Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
References
- PNUD. Informe Sobre Desarrollo Humano. Sostener el Progreso Humano: Reducir la Vulnerabilidad y Construir Resiliencia. PNUD. Estados Unidos. 2014. Available online: https://www.undp.org/content/undp/es/home/librarypage/hdr/2014-human-development-report.html (accessed on 3 May 2021).
- McNeill, J.R. Population and the Natural Environment: Trends and Challenges. Popul. Dev. Rev. 2006, 32, 183–201. [Google Scholar] [CrossRef]
- Garrocho, C. Dinámica de las Ciudades de México en el Siglo XXI. Cinco Vectores Clave Para el Desarrollo Sostenible. 2013. Available online: https://www.researchgate.net/publication/297691243_Dinamica_de_las_ciudades_de_Mexico_en_el_siglo_XXI (accessed on 29 April 2021).
- SEDATU. Secretaría de Desarrollo Agrario, Territorial y Urbano. Programa Nacional de Desarrollo Urbano y Ordenamiento del Territorio. 2013. Available online: http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5326473&fecha=16/12/2013 (accessed on 29 April 2021).
- ONU-Hábitat México. Índice de Prosperidad Urbana en la República Mexicana. Reporte Nacional de Tendencias de la Prosperidad Urbana en México. 2016. Available online: http://www.onuhabitat.org.mx/images/onu-habitat/cpi/CPI-Reporte-Ciudades-Mexico-2016.pdf (accessed on 23 April 2021).
- ONU-Hábitat México. Índice de las Ciudades Prósperas. 2018. Available online: http://www.onuhabitat.org.mx/index.php/indice-de-las-ciudades-prosperas-cpi-mexico-2018 (accessed on 23 April 2021).
- SEMARNAT, DGEIA. 2010. Available online: http://dgeiawf.semarnat.gob.mx:8080/ibi_apps/WFServlet?IBIF_ex=D2_R_INDUSTRIA01_01&IBIC_user=dgeia_mce&IBIC_pass=dgeia_mce (accessed on 3 May 2021).
- SEMARNAT (Secretaría de Marina y Recursos Naturales). Estadísticas del Agua en la Cuenca del Río Balsas. Comisión Nacional del Agua Organismo de Cuenca Balsas. 2010. Available online: http://centro.paot.org.mx/documentos/conagua/RIO_BALSAS_.pdf (accessed on 10 April 2021).
- CONAGUA (Comisión Nacional del Agua). Actualización de la Disponibilidad Media Anual del Agua en el Acuífero del Valle de Puebla. Estado de Puebla. 2018. Available online: https://sigagis.conagua.gob.mx/gas1/Edos_Acuiferos_18/puebla/DR_2104.pdf (accessed on 10 April 2021).
- Diario Oficial de la Federación (DOF). ACUERDO Por el Que se Dan a Conocer Los Estudios Técnicos de Aguas Nacionales Superficiales de la Región Hidrológica Número 18 Balsas, México. 2010. Available online: http://dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=5175730 (accessed on 23 May 2021).
- Montero, R. La Contaminación en el río Atoyac, Problema Ecológico y Sanitario. Boletín UNAM-DGCS-507. 2012. Available online: https://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2012_507.html (accessed on 10 April 2021).
- Núñez, E. El Atoyac el Segundo Río Más Contaminado de México. La Jornada de Oriente. 2020. Available online: https://www.lajornadadeoriente.com.mx/puebla/el-atoyac-es-el-segundo-rio-mas-contaminado-de-mexico-diagnostica-beatriz-manrique/#:~:text=Econom%C3%ADa%20y%20Ecolog%C3%ADa-,El%20Atoyac%20es%20el%20segundo%20r%C3%ADo,de%20M%C3%A9xico%2C%20diagnostica%20Beatriz%20Manrique&text=Con%208%20mil%20109%20empresas,Guevara%2C%20secretaria%20de%20Medio%20Ambiente (accessed on 29 April 2021).
- Castro-González, N.P.; Calderón-Sánchez, F.; Moreno-Rojas, R.; Tamariz-Flores, J.V.; Reyes-Cervantes, E. Nivel de contaminación de metales y arsénico en aguas residuales y suelos en la subcuenca del Alto Balsas en Tlaxcala y Puebla, México. Rev. Int. Contam. Ambie. 2019, 35, 335–348. Available online: https://www.revistascca.unam.mx/rica/index.php/rica/article/viewFile/RICA.2019.35.02.06/46830 (accessed on 29 April 2021). [CrossRef]
- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA). Estudio de Clasificación del río Atoyac, Puebla-Tlaxcala. Informe Final. 2005. Available online: https://www.imta.gob.mx/images/pdf/informes-anuales/informe2005/presentacion.pdf (accessed on 10 April 2021).
- Bravo-Inclán, L.; Izurieta-Dávila, J.; Sánchez- Chávez, J.; Saldaña-Fabela, P.; Ordoñez, F.A.; Ruiz, L.A.; Cortés, M.J.; Ruiz, L.A.; Mijangos, C.M.; Sandoval, V.A. Estudio de Clasificación del río Atoyac, Puebla–Tlaxcala. Subcoordinación de Hidrobiología y Evaluación Ambiental. Coordinación de Tratamiento y Calidad del Agua. IMTA, SEMARNAT (Convenio CNA-IMTA-SGT.GRB.MOR-05-004-RF). Jiutepec, Mor. 2005. Available online: http://www.amica.com.mx/issn/archivos/183.pdf (accessed on 14 April 2021).
- Muñoz, H.; Suárez, J.; Vera, A.; Orozco, S.; Batlle, J.; Ortiz, A.J.; Mendiola, J. Demanda bioquímica de oxígeno y población en la subcuenca del Río Zahuapan, Tlaxcala, México. Rev. In. Contam. Ambiental. 2012, 28, 27–38. Available online: http://www.scielo.org.mx/pdf/rica/v28n1/v28n1a3.pdf (accessed on 10 April 2021).
- Rodríguez, L.; Morales, J.A. Contaminación del Atoyac, Daños Ambientales y Tecnologías de Mitigación, 1st ed.; MA Porrúa: Mexico City, México, 2014; pp. 7–87. ISBN 978-607-28-0329-9. [Google Scholar]
- Villasana, S.; María, A.; Pulido-Flores, G.; Monks, S.; Martínez, G.; José, A.; Villareal, V.; Cristina, E. Evaluación fisicoquímica, microbiológica y toxicológica de la degradación ambiental del río Atoyac, México. Interciencia 2009, 34, 880–887. Available online: http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0378-18442009001200009&lng=es&tlng=es (accessed on 14 April 2021).
- Rodríguez, L.; Morales, J.; Zavala, P. Evaluación socioeconómica de daños ambientales por contaminación del Río Atoyac en México. TyCA-RETAC 2012, 3, 143–151. Available online: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=353531980010 (accessed on 10 February 2021).
- Montero, R.; Serrano, L.; Araujo, A.; Dávila, V.; Ponce, J.; Camacho, R.; Morales, E.; Méndez, A. Increased cytogenetic damage in a zone in transition from agricultural to industrial use: Comprehensive analysis of the micronucleus test in peripheral blood lymphocytes. Mutagenesis 2006, 21, 335–342. [Google Scholar] [CrossRef]
- Martinez, E.; Rodríguez, P.F.; Shruti, V.C.; Sujitha, S.; Morales, S.; Muñoz, N. Monitoring the seasonal dynamics of physicochemical parameters from Atoyac River basin (Puebla), Central Mexico: Multivariate approach. Environ. Earth Sci. 2017, 76, 95. Available online: https://link.springer.com/article/10.1007/s12665-017-6406-2 (accessed on 15 April 2021). [CrossRef] [Green Version]
- Programa de Apoyo al Desarrollo Hidráulico de los Estados de Puebla, Oaxaca y Tlaxcala, Reporte final. Instituto de Ingeniería UNAM. México. 2012. Available online: http://www.agua.unam.mx/padhpot/assets/cdh/generales/Reportefinal_formulacion_200812.pdf (accessed on 14 April 2021).
- Pérez Castresana, G.; Tamariz Flores, V.; López Reyes, L.; Hernández Aldana, F.; Castelán Vega, R.; Morán Perales, J.L.; García Suastegui, W.A.; Díaz Fonseca, A.; Handal Silva, A. Atoyac River Pollution in the Metropolitan Area of Puebla, México. Water 2018, 10, 267. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Navarro, I.; Flores, E.; Valladares, R. Evaluación Ambiental y Epidemiológica para Identificar Factores de Riesgo a la Salud Por Contaminación del Río Atoyac, México. BVSDE. 2003. Available online: http://www.bvsde.paho.org/bvsAIDIS/PuertoRico29/navarro.pdf (accessed on 10 February 2021).
- Novelo, M.; Armando, J.; Tapia, R.; Torres, L.; Francisco, A. Modelo de Contaminación del río Atoyac e Incidencia de Enfermedades en la región Puebla-Tlaxcala. Coordinación de Tratamiento y Calidad del Agua. IMTA, SEMARNAT (Convenio CNA-IMTA-SGT.GRB.MOR-05-004- RF). Jiutepec, Mor. 2005. Available online: http://www.amica.com.mx/issn/archivos/113.pdf (accessed on 14 April 2021).
- Pérez Castresana, G.; Castaneda Roldán, E.; García Suastegui, W.A.; Morán Perales, J.L.; Cruz Montalvo, A.; Handal Silva, A. Evaluation of Health Risks due to Heavy Metals in a Rural Population Exposed to Atoyac River Pollution in Puebla, Mexico. Water 2019, 11, 277. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Montero-Montoya, R.D.; López-Vargas, R.; Méndez-Serrano, A.; Galicia-Alonso, I.; García-Vargas, G.; Serrano-García, L.; Beltrán-Portugal, R.; Rosado-Zaidi, S.; Albores-Medina, A.; Oropeza-Hernández, L.; et al. Increased micronucleus frequencies in reticulocytes of children exposed to industrial pollution: Oxidative stress and the OGG1 S326C polymorphism. Mutat. Res./Genet. Toxicol. Environ. Mutagenesis 2020, 853, 503170. [Google Scholar] [CrossRef]
- Tomé, G.; Méndez, J.; Ramirez, J.; Pérez, N. Territorial Socioeconomic Transformations in the Municipality of San Martín Texmelucan, México 1980–2010. 2017. Available online: http://www.scielo.org.mx/pdf/ns/v9n18/2007-0705-ns-9-18-00437.pdf (accessed on 5 April 2021).
- Ventura, M.T. La industrialización en Puebla, México, 1835–1976. In Proceedings of the XII Encuentro de Latinoamericanistas Españoles, Santander, España, 21–23 September 2006; Consejo Español de Estudios Iberoamericanos. HAL-SHS: Santander, Spain, 2006; pp. 650–652. Available online: https://halshs.archives-ouvertes.fr/halshs-00103437/document (accessed on 3 April 2021).
- Groppo, J.D.; de Moraes, J.M.; Beduschi, C.E.; Genovez, A.M.; Martinelli, L.A. Trend analysis of water quality in some rivers with different degrees of development within the São Paulo State, Brazil. River Res. Appl. 2008, 24, 1056–1067. [Google Scholar] [CrossRef]
- Tang, Z.; Engel, B.A.; Pijanowski, B.C.; Lim, K.J. Forecasting land use change and its environmental impact at a watershed scale. J. Environ. Manag. 2005, 76, 35–45. [Google Scholar] [CrossRef]
- Wang, J.; Da, L.; Song, K.; Li, B.-L. Temporal variations of surface water quality in urban, suburban and rural areas during rapid urbanization in Shanghai, China. Environ. Pollut. 2008, 152, 387–393. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Deng, X.; Xu, Y.; Han, L.; Song, S.; Yang, L.; Li, G.; Wang, Y. Impacts of Urbanization on River Systems in the Taihu Region, China. Water 2015, 7, 1340–1358. [Google Scholar] [CrossRef]
- Instituto Nacional de Ecología, Sistema Integrado de Regulación Directa y Gestión Ambiental de la Industria, Segunda Edición, SEMARNAP/INE, México. 1997. Available online: http://centro.paot.org.mx/documentos/ine/taller_internacional_practicas_certificacion_ambiental.pdf (accessed on 3 May 2021).
- Liyanage, C.P.; Yamada, K. Impact of Population Growth on the Water Quality of Natural Water Bodies. Sustainability 2017, 9, 1405. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- McGrane, S.J. Impacts of urbanization on hydrological and water quality dynamics, and urban water management: A review. Hydrol. Sci. J. 2016, 61, 2295–2311. [Google Scholar] [CrossRef]
- Vallejo Román, J. Talleres de Mezclilla y Transformaciones Socioambientales en un Municipio Rural. El caso de Tepetitla de Lardizábal, Tlaxcala, México Sociedad y Ambiente. Available online: https://www.redalyc.org/pdf/4557/455748464005.pdf (accessed on 3 May 2021).
- Miljašević, D.; Milanović, A.; Brankov, J.; Radovanović, M. Water quality assessment of the Borska Reka river using the WPI (water pollution index) method. Arch. Biol. Sci. 2011, 63, 819–824. [Google Scholar] [CrossRef]
- SEMARNAP. Gestión Ambiental Hacia la Industria. 2000. Available online: http://www.paot.org.mx/centro/ine-semarnat/libro_blanco%20semarnap.pdf (accessed on 3 May 2021).
- SEMARNAT. Integración y actualización del Inventario Nacional de Generación de Residuos Peligrosos. 2010. Available online: https://biblioteca.semarnat.gob.mx/janium/Documentos/Ciga/libros2009/CD001026.pdf (accessed on 3 May 2021).
- Adimalla, N.; Li, P. Occurrence, health risks, and geochemical mechanisms of fluoride and nitrate in groundwater of the rock-dominant semi-arid region, Telangana State, India. Hum. Ecol. Risk Assess. Int. J. 2019, 25, 81–103. [Google Scholar] [CrossRef]
- Tyagi, S.; Sharma, B.; Singh, P.; Dobhal, R. Water quality assessment in terms of water quality index. Am. J. Water Resour. 2013, 1, 34–38. [Google Scholar] [CrossRef]
- Comisión Nacional de Agua (CONAGUA). Red Nacional de Monitoreo (RNM) de La Calidad de Las Aguas. México. 2016. Available online: http://catalogo.datos.gob.mx/dataset/red-nacional-de-monitoreo-de-lacalidad-de-las-aguas-nacionales (accessed on 25 April 2021).
- Comisión Nacional de Agua. Atlas del Agua en México. 2016. Available online: http://201.116.60.25/publicaciones/AAM_2016.pdf (accessed on 8 April 2021).
- INEGI (Instituto Nacional de Geografía e Informática). San Martín Texmelucan Cuaderno Municipal. 1993. ISBN: 970-13-0038-6. Available online: http://internet.contenidos.inegi.org.mx/contenidos/productos/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/historicos/181/702825921903/702825921903.pdf (accessed on 5 August 2021).
- Mapawi. Información Sobre la Ciudad en San Cristobal Tepatlaxco. 2020. Available online: https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=San_Crist%C3%B3bal_Tepatlaxco&action=edit&redlink=1 (accessed on 14 April 2021).
- Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Directorio Estadístico Nacional de Unidades Económicas 2020, Datos a Noviembre de 2020. Available online: https://www.inegi.org.mx/rnm/index.php/catalog/587 (accessed on 3 May 2021).
- Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Censo de Población y Vivienda 2020. Available online: https://inegi.org.mx/programas/ccpv/2020/ (accessed on 13 May 2021).
- Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Informe 2010 Actividades y Resultados. Available online: https://www.snieg.mx/contenidos/espanol/inegi_coord/Informe/INFORME2010.pdf (accessed on 13 May 2021).
- Definición de Población Urbana y Rural Utilizadas en los Censos de los países Latinoamericanos. CEPAL. Available online: https://www.cepal.org/sites/default/files/def_urbana_rural.pdf (accessed on 13 May 2021).
- Lyulko, I.; Ambalova, T.; Vasiljeva, T. To Integrated Water Quality Assessment in Latvia. MTM (Monitoring Tailor-Made) III. In Proceedings of the International Workshop on Information for Sustainable Water Management, Nunspeet, The Netherlands, 25–28 September 2000; pp. 449–452. [Google Scholar]
- Sobrino, J. La Urbanización en el México Contemporáneo, En: Reunión de Expertos Sobre: Población Territorio y Desarrollo Sostenible. Santiago, 16–17 de Agosto 2011. Naciones Unidas. CEPAL/CELADE. Available online: https://www.cepal.org/sites/default/files/events/files/jaime_sobrino.pdf (accessed on 30 June 2021).
- Castree, N. Neoliberalising Nature: The Logics of Deregulation and Reregulation. Environ. Plan. A 2008, 40, 131–152. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Juárez-Santacruz, L.; García-Nieto, E.; Costilla-Salazar, R.; García-Gallegos, E.; Coronel-Olivares, C.; Gómez-Camarillo, A.M.; Gaytán-Oyarzún, J.C. Soil and Sediment Contamination: An International Journal. Soil Sediment Contam. 2013, 22, 288–300. [Google Scholar] [CrossRef]
- Pérez, C.E. Hacia una Nueva Visión de lo Rural. En ¿Una Nueva Ruralidad en América Latina? Compilado por Norma Giarracca, 17–29. Colección Grupos de Trabajo de CLACSO. Desarrollo Rural, CLACSO, Buenos Aires. 2001. Available online: http://biblioteca.clacso.edu.ar/clacso/gt/20100929125458/giarraca.pdf (accessed on 8 May 2021).
- Handal-Silva, A.; Pérez-Castresana, G.; Morán-Perales, J.L.; García Suastegui, W. Historia de la Contaminación Hídrica del Alto Balsas. Revista del Desarrollo Urbano y Sustentable. 2017. Available online: https://www.ecorfan.org/bolivia/researchjournals/Desarrollo_Urbano_y_Sustentable/vol3num9/Revista_del_Desarrollo_Urbano_y_Sustentable_V3_N9_2.pdf (accessed on 3 May 2021).
State | Locality | Sampling Areas | Area (km2) | Industry Type | Number of Industries [47] | Industrial Density | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Food | Metallurgy | Paper industry | Chemical industry | Textile | ||||||
Puebla | San Lucas el Grande | Z1, Z2 | 5.8 | 7 | 11 | 1 | - | 26 | 45 | 7.8 |
San Martín Texmelucan L. | Z3, Z4 | 71.45 | 13 | 102 | 37 | 11 | 166 | 329 | 4.6 | |
Tlaxcala | Villa Alta | Z5 | 5.67 | 2 | 9 | 2 | 2 | 7 | 22 | 3.9 |
San Mateo Ayecac | Z6 | 1.17 | - | 2 | 1 | - | 12 | 15 | 12.8 | |
San Rafael Tenanyecac | Z7 | 1.77 | - | 3 | - | - | 46 | 49 | 27.7 | |
Tepetitla | Z8 | 3.55 | - | 2 | 1 | - | 16 | 19 | 5.4 |
State | Loc | Sampling Areas | Area (km2) | Pop. (1980) | Density (1980) | Pop. (1990) | Density (1990) | Pop. (2000) | Density (2000) | Pop. (2010) | Density (2010) | Pop. (2020) [46]. | Density (2020) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Puebla | SLG | Z1-Z2 | 5.8 | SI | SI | 6480 | 1117.2 | 7183 | 1238.4 | 8546 | 1473.4 | 9138 | 1575.5 |
SMTL | Z3-Z4 | 71.45 | 79,504 | 1112.7 | 94,471 | 1322.2 | 121,071 | 1694.5 | 141,122 | 1975.1 | 155,738 | 2179.7 | |
Tlaxcala | VA | Z5 | 5.67 | SI | SI | 2844 | 501.6 | 3937 | 694.3 | 5974 | 1053.6 | 7756 | 1367.9 |
SMA | Z6 | 1.17 | SI | SI | 1896 | 1620.5 | 2352 | 2010.3 | 3366 | 2877 | 4401 | 3762 | |
SRT | Z7 | 1.7 | SI | SI | 1957 | 1105.6 | 2463 | 1391.5 | 2699 | 1525 | 3048 | 1722 | |
T | Z8 | 3.55 | SI | SI | 6227 | 1754.1 | 7405 | 2085.9 | 8316 | 2342 | 9606 | 2706 |
Class | Characteristics | WPI |
---|---|---|
I | Very pure | ≤0.3 |
II | Pure | 0.3–1.0 |
III | Moderately polluted | 1.0–2.0 |
IV | Polluted | 2.0–4.0 |
V | Impure | 4.0–6.0 |
VI | Heavily impure | >6 |
Parameters | Correlation Coefficients (p < 0.01) | Locality Number |
---|---|---|
BOD5 | 0.61 | 2 |
COD | 0.89 | 2 |
TSS | 0.64 | 2 |
FC | 0.86 | 1 |
TU | 0.83 | 5 |
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Estrada-Rivera, A.; Díaz Fonseca, A.; Treviño Mora, S.; García Suastegui, W.A.; Chávez Bravo, E.; Castelán Vega, R.; Morán Perales, J.L.; Handal-Silva, A. The Impact of Urbanization on Water Quality: Case Study on the Alto Atoyac Basin in Puebla, Mexico. Sustainability 2022, 14, 667. https://doi.org/10.3390/su14020667
Estrada-Rivera A, Díaz Fonseca A, Treviño Mora S, García Suastegui WA, Chávez Bravo E, Castelán Vega R, Morán Perales JL, Handal-Silva A. The Impact of Urbanization on Water Quality: Case Study on the Alto Atoyac Basin in Puebla, Mexico. Sustainability. 2022; 14(2):667. https://doi.org/10.3390/su14020667
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APA StyleEstrada-Rivera, A., Díaz Fonseca, A., Treviño Mora, S., García Suastegui, W. A., Chávez Bravo, E., Castelán Vega, R., Morán Perales, J. L., & Handal-Silva, A. (2022). The Impact of Urbanization on Water Quality: Case Study on the Alto Atoyac Basin in Puebla, Mexico. Sustainability, 14(2), 667. https://doi.org/10.3390/su14020667